[发明专利]像素单元、像素单元的控制方法、图像传感器和终端在审
申请号: | 201980000743.X | 申请日: | 2019-05-13 |
公开(公告)号: | CN110291639A | 公开(公告)日: | 2019-09-27 |
发明(设计)人: | 姚国峰;沈健 | 申请(专利权)人: | 深圳市汇顶科技股份有限公司 |
主分类号: | H01L27/146 | 分类号: | H01L27/146 |
代理公司: | 北京同立钧成知识产权代理有限公司 11205 | 代理人: | 荣甜甜;刘芳 |
地址: | 518045 广东省深*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 光电二极管 像素单元 载流子 浮置扩散区 图像传感器 暂存区 晶体管 存储 预设 终端 输出电压信号 晶体管导通 输出图像 衬底 导通 关断 申请 转化 | ||
1.一种像素单元,其特征在于,包括:衬底、位于所述衬底上的至少一个光电二极管、暂存区、浮置扩散区、第一晶体管和第二晶体管;
所述第一晶体管的栅极位于所述至少一个光电二极管和所述暂存区之间,所述第二晶体管的栅极位于所述暂存区和所述浮置扩散区之间,所述第一晶体管的栅极和所述第二晶体管栅极均与信号控制器连接;
所述信号控制器,用于控制所述第一晶体管、所述第二晶体管的导通和关断;
所述暂存区,用于存储所述至少一个光电二极管生成的载流子;
所述浮置扩散区,用于在所述第二晶体管导通时,存储从所述暂存区转移的载流子,所述浮置扩散区存储的从所述暂存区转移的载流子为:在所述第一晶体管的导通和关断均达到预设次数时所述至少一个光电二极管生成的载流子,所述预设次数为至少两次。
2.根据权利要求1所述的像素单元,其特征在于,所述第一晶体管的个数与所述光电二极管的个数相同,每个所述光电二极管对应一个所述第一晶体管;
每个所述第一晶体管的栅极位于每个所述光电二极管和所述暂存区之间,每个所述第一晶体管的栅极均与所述信号控制器连接。
3.根据权利要求1所述的像素单元,其特征在于,
所述暂存区包括:第一区域、第二区域,所述第一区域为:在具有第一掺杂浓度的第一掺杂类型的衬底中,注入具有第二掺杂浓度的第二掺杂类型的离子形成的区域,所述第二区域为:在所述第一区域上方继续注入具有第三掺杂浓度的第一掺杂类型的离子形成的区域,所述第三掺杂浓度大于所述第一掺杂浓度,所述第一掺杂类型和所述第二掺杂类型不同;
所述暂存区上方设置有挡光区域。
4.根据权利要求3所述的像素单元,其特征在于,
所述光电二极管包括:第三区域、第四区域,所述第三区域为:在具有所述第一掺杂浓度的第一掺杂类型的衬底中,注入具有第四掺杂浓度的第二掺杂类型的离子形成的区域,所述第四区域为:在所述第三区域上方继续注入具有所述第三掺杂浓度的第一掺杂类型的离子形成的区域;
当所述第二掺杂类型为N型掺杂时,所述第二掺杂浓度大于所述第四掺杂浓度;或,当所述第二掺杂类型为P型掺杂时,所述第二掺杂浓度小于所述第四掺杂浓度。
5.根据权利要求3或4所述的像素单元,其特征在于,
所述浮置扩散区包括:第五区域,所述第五区域为:在具有所述第一掺杂浓度的第一掺杂类型的衬底中,注入具有第五掺杂浓度的第二掺杂类型的离子形成的区域;
当所述第二掺杂类型为N型掺杂时,所述第五掺杂浓度大于所述第二掺杂浓度;或,当所述第二掺杂类型为P型掺杂时,所述第五掺杂浓度小于所述第二掺杂浓度。
6.根据权利要求3或4所述的像素单元,其特征在于,所述挡光区域设置在所述像素单元上方的金属层中。
7.根据权利要求1所述的像素单元,其特征在于,所述像素单元还包括:读出电路;
所述浮置扩散区与所述读出电路连接;
所述读出电路,用于根据所述浮置扩散区内存储的载流子的数目输出电压信号。
8.一种像素单元的控制方法,其特征在于,包括:
控制第一晶体管的关断和导通,以使暂存区存储至少一个光电二极管生成的载流子;
在所述第一晶体管的关断次数达到预设次数时,先控制第一晶体管导通再控制第二晶体管导通,以使浮置扩散区存储从所述暂存区转移的载流子;或者,
在所述第一晶体管的关断次数达到预设次数时,控制所述第一晶体管和所述第二晶体管同时导通,以使浮置扩散区存储从所述暂存区转移的载流子;
所述浮置扩散区存储的从所述暂存区转移的载流子为:在所述第一晶体管的导通和关断均达到预设次数时所述至少一个光电二极管生成的载流子,所述预设次数为至少两次。
9.一种图像传感器,其特征在于,包括:如上述权利要求1-7任一项所述的像素单元。
10.一种终端,其特征在于,包括:如上述权利要求9中所述的图像传感器。
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